銀川市污水處理廠出水消毒工藝改造與應(yīng)用

陳 強(qiáng)

（達(dá)力（銀川）污水處理有限公司，寧夏銀川 750021）

銀川市污水處理廠出水消毒工藝改造與應(yīng)用

陳 強(qiáng)

（達(dá)力（銀川）污水處理有限公司，寧夏銀川 750021）

針對(duì)污水處理廠原有消毒工藝的高劇毒性、高腐蝕性、高危險(xiǎn)性和不可控性，提出改造選型，通過(guò)消毒原理、方法、改造難易程度、因地制宜等條件的分析對(duì)比，采用可行度高的消毒方法，將危險(xiǎn)系數(shù)降到最低，保護(hù)環(huán)境，為污水處理廠的良好運(yùn)行創(chuàng)造條件。

污水處理廠；次氯酸鈉；消毒；對(duì)比；改造

目前，我國(guó)城市污水處理廠出水消毒普遍采用二氧化氯消毒，一部分采用紫外線消毒，少數(shù)采用氯胺、臭氧或者液氯消毒，主要?dú)绱竽c桿菌的數(shù)量。而銀川市最早的4座污水處理廠，設(shè)計(jì)均為二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)（GB18918-2002），標(biāo)準(zhǔn)要求大腸桿菌群數(shù)≤10 000個(gè)/升；設(shè)計(jì)日處理污水30萬(wàn)噸，出水消毒工藝全部采用液氯和二氧化氯消毒方式[1，2]。隨著設(shè)備出現(xiàn)腐蝕及老化，繼續(xù)應(yīng)用原有工藝消毒出現(xiàn)了一系列問(wèn)題，針對(duì)此問(wèn)題，在銀川市第三污水處理廠升級(jí)改造前，通過(guò)分析、對(duì)比和試驗(yàn)，改造了原有的消毒系統(tǒng)，運(yùn)行簡(jiǎn)單、消毒效果良好，在此基礎(chǔ)上改造了銀川市原有的3座老污水處理廠，同時(shí)為銀川市新建的污水處理廠提供了消毒設(shè)計(jì)的藍(lán)本。

1 系統(tǒng)改造的必要性

1.1 設(shè)備腐蝕嚴(yán)重

銀川市4座污水處理廠，運(yùn)行最長(zhǎng)時(shí)間的已有16年以上，最短的已有10年，由于設(shè)計(jì)均采用二氧化氯或液氯消毒，其本身的強(qiáng)腐蝕性，所有設(shè)備出現(xiàn)嚴(yán)重老化，已經(jīng)無(wú)法正常使用。若重新購(gòu)置設(shè)備，費(fèi)用高，使用壽命短，而且存在很高的危險(xiǎn)性。

1.2 設(shè)備操作復(fù)雜，危險(xiǎn)大

二氧化氯和液氯屬于高危險(xiǎn)化學(xué)品，國(guó)家列為劇毒品范疇，購(gòu)買難、運(yùn)輸難、保管難及使用難。銀川市日處理30萬(wàn)噸水，用量大，一旦泄漏，后果嚴(yán)重，一般防范力量薄弱，無(wú)法在短的時(shí)間內(nèi)有效控制，這就要求配備較高的安全防范措施和應(yīng)急措施。而目前的加氯消毒設(shè)備操作復(fù)雜，不利于安全生產(chǎn)。

綜上所述，原有的消毒方式危險(xiǎn)性高、使用難度高，具有不可控的因素，因此不得不另辟蹊徑，研究分析采用其他消毒方式。

2 系統(tǒng)改造選型

2.1 常用的消毒方法

2.1.1 液氯消毒原理 氯氣加入水中產(chǎn)生一系列化學(xué)變化。不同的水質(zhì)其化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程也不一樣，但最終起消毒作用的產(chǎn)物為次氯酸和次氯酸根離子。在水中反應(yīng)如式（1）、（2）所示。

HOCl或OCI-形態(tài)的氯pH值在5.9～9.5范圍內(nèi)對(duì)細(xì)菌的殺滅能力比較有效。

2.1.2 二氧化氯消毒原理 二氧化氯化學(xué)性質(zhì)活潑，易溶于水，在20℃下溶解度為107.98 g/L，是氯氣溶解度的5倍。氧化能力為氯氣的2倍。ClO2是中性分子，在水中幾乎100%以分子狀態(tài)存在，所以極易穿透細(xì)胞膜，滲入細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)，將其核酸（DNA或RNA）氧化后，從而阻止細(xì)菌的合成代謝，并使細(xì)菌死亡。在水中ClO2滅菌反應(yīng)如下式（3）、（4）所示。

2.1.3 臭氧消毒原理 臭氧（O3）是氧的同素異形體，它是一種具有特殊氣味的淡藍(lán)色氣體。其密度是氧氣的1.5倍，在水中的溶解度是氧氣的10倍。臭氧是一種強(qiáng)氧化劑，它在水中的氧化還原電位為2.07 V，其氧化能力高于氯（1.36 V）和二氧化氯（1.5 V），能破壞分解細(xì)菌的細(xì)胞壁，很快地?cái)U(kuò)散透進(jìn)細(xì)胞內(nèi)，氧化分解細(xì)菌內(nèi)部氧化葡萄糖所必須的葡萄糖氧化酶等，也可以直接與細(xì)菌、病毒發(fā)生作用，破壞細(xì)胞、核糖核酸（RNA），分解脫氧核糖核酸（DNA）、RNA、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)類和多糖等大分子聚合物，使細(xì)菌的代謝和繁殖過(guò)程遭到破壞。細(xì)菌被臭氧殺死是由細(xì)胞膜的斷裂所致，這一過(guò)程被稱為細(xì)胞消散，是由于細(xì)胞質(zhì)在水中被粉碎引起的，在消散的條件下細(xì)胞不可能再生。

2.1.4 紫外線消毒原理 利用適當(dāng)波長(zhǎng)的紫外線能夠破壞微生物機(jī)體細(xì)胞中的DNA（脫氧核糖核酸）或RNA（核糖核酸）的分子結(jié)構(gòu)，造成生長(zhǎng)性細(xì)胞死亡和（或）再生性細(xì)胞死亡，達(dá)到殺菌消毒的效果。

2.1.5 次氯酸鈉消毒原理 次氯酸鈉屬于高效的含氯消毒劑。含氯消毒劑的殺菌作用包括次氯酸的作用、新生氧作用和氯化作用，次氯酸的氧化作用是含氯消毒劑最主要的殺菌機(jī)理。含氯消毒劑在水中形成次氯酸，作用于菌體蛋白質(zhì)，次氯酸不僅可與細(xì)胞壁發(fā)生作用，且因分子小，不帶電荷，故侵入細(xì)胞內(nèi)與蛋白質(zhì)發(fā)生氧化作用或破壞其磷酸脫氫酶，使糖代謝失調(diào)而致細(xì)胞死亡。R-NH-R+HC1O-RNC+H2O（細(xì)菌蛋白質(zhì)），次氯酸鈉的濃度越高，殺菌作用越強(qiáng)，而次氯酸鈉在水中能解離為次氯酸，NaClO+H2O=NaOH+HClO。

2.2 選型比較

2.2.1 理論比較表 從表1可以看出，要改造液氯或二氧化氯消毒工藝，只有選擇紫外線或次氯酸鈉消毒方式。

2.2.2 試驗(yàn)紫外線與次氯酸鈉消毒效果趨勢(shì)圖（見(jiàn)圖1，圖2）。

從圖中趨勢(shì)反映出紫外線消毒后會(huì)出現(xiàn)大腸桿菌經(jīng)過(guò)幾天平穩(wěn)期后個(gè)數(shù)重新增加的趨勢(shì)，說(shuō)明其消毒沒(méi)有持續(xù)性，且對(duì)于出水要求標(biāo)準(zhǔn)較高；而次氯酸鈉消毒后，大腸桿菌個(gè)數(shù)一直比較穩(wěn)定。

表1 理論比較表

圖1 紫外線消毒趨勢(shì)圖

圖2 次氯酸鈉消毒趨勢(shì)圖

2.3 次氯酸鈉消毒試驗(yàn)記錄

2.3.1 試驗(yàn)?zāi)康?驗(yàn)證次氯酸鈉對(duì)污水處理廠一級(jí)A出水中實(shí)際大腸桿菌群的殺滅作用；確定大腸桿菌群達(dá)到一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)（≤1 000個(gè)/升）時(shí)，次氯酸鈉的最佳投放量。

2.3.2 試驗(yàn)記錄 （見(jiàn)表2）。

2.3.3 試驗(yàn)結(jié)果 從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得出次氯酸鈉對(duì)污水處理廠一級(jí)A出水中的大腸桿菌群有明顯的殺滅效果；次氯酸鈉的最佳投加量為13 g/m3～15 g/m3。

2.4 次氯酸鈉消毒與紫外線消毒經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較

2.4.1 次氯酸鈉與紫外線消毒經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較表（見(jiàn)表3）。

2.4.2 對(duì)比結(jié)論 次氯酸鈉消毒運(yùn)行成本較紫外線消毒成本高，但紫外線改造投資成本較高；次氯酸鈉消毒后大腸桿菌數(shù)量一直比較穩(wěn)定，而紫外線消毒后大腸桿菌有重新增加繁殖的情況；老廠構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)決定了紫外線消毒系統(tǒng)改造投資成本過(guò)高，不適合于老廠改造，較適合于新廠的建設(shè)。通過(guò)綜合評(píng)價(jià)，選擇應(yīng)用次氯酸鈉消毒方式比較符合現(xiàn)有構(gòu)筑物實(shí)際情況及條件；當(dāng)?shù)赜杏霉I(yè)尾料生產(chǎn)次氯酸鈉的廠家，有效的解決了資源的浪費(fèi)，價(jià)格便宜，條件便利。

表2 銀川市第三污水處理廠次氯酸鈉試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄

表3 次氯酸鈉與紫外線消毒經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較表

圖3 改造后的次氯酸鈉消毒工藝流程

表4 銀川市第三污水處理廠次氯酸鈉消毒連續(xù)監(jiān)測(cè)記錄

3 系統(tǒng)改造工藝流程與運(yùn)行狀況

3.1 改造后的次氯酸鈉消毒工藝流程

次氯酸鈉消毒工藝流程（見(jiàn)圖3）。

3.2 運(yùn)行狀況

改造完成后連續(xù)監(jiān)測(cè)運(yùn)行狀況，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)（見(jiàn)表4）。

4 結(jié)語(yǔ)

該改造方案簡(jiǎn)單、總改造費(fèi)用低廉、施工方便；通過(guò)運(yùn)行數(shù)據(jù)累計(jì)發(fā)現(xiàn)在連續(xù)加藥的情況下，投加次氯酸鈉的量比在試驗(yàn)中的量逐漸減少，消毒結(jié)果全部達(dá)標(biāo)，有效的降低運(yùn)行成本；選擇應(yīng)用次氯酸鈉消毒方式完全符合老廠改造條件，且當(dāng)?shù)赜杏霉I(yè)尾料生產(chǎn)次氯酸鈉的廠家，有效的解決了資源的浪費(fèi)，價(jià)格便宜，條件便利；使用次氯酸鈉消毒危險(xiǎn)系數(shù)降為零，泄露后用水沖洗即可，運(yùn)行安全、穩(wěn)定，消毒效果良好；為銀川市其他老污水處理廠的改造提供了藍(lán)本。

［1］張自杰.排水工程［M］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1994.

［2］石國(guó)樂(lè).給排水物理化學(xué)［M］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1996.

TE992.2

A

1673-5285（2017）08-0126-04

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.08.028

2017－06-19